Новости

Jul 01, 2023

Распространение лесных пожаров в Калифорнии получено с использованием спутниковых наблюдений VIIRS и объекта

Том научных данных 9, номер статьи: 249 (2022 г.) Цитировать эту статью 4044 Доступов 6 Цитирований 219 Подробности об альтернативных метриках Изменение режимов лесных пожаров на западе США и в других пожароопасных регионах

Научные данные, том 9, Номер статьи: 249 (2022) Цитировать эту статью

4044 Доступа

6 цитат

219 Альтметрика

Подробности о метриках

Изменение режима лесных пожаров на западе США и в других пожароопасных регионах представляет собой значительный риск для здоровья человека и функционирования экосистем. Однако наше понимание поведения лесных пожаров по-прежнему ограничено отсутствием данных, позволяющих систематически количественно оценивать распространение, поведение и последствия пожаров. Здесь мы разрабатываем новую объектную систему для отслеживания развития отдельных пожаров с использованием комплекта радиометров видимого инфракрасного изображения на расстоянии 375 м для активного обнаружения пожара. На каждом полудневном временном шаге пиксели пожара группируются в соответствии с их пространственной близостью и либо добавляются к существующему активному объекту пожара, либо назначаются новому объекту. Эта автоматическая система позволяет нам обновлять атрибуты каждого пожара, очерчивать периметр пожара и идентифицировать активный фронт пожара вскоре после получения спутниковых данных. Используя эту систему, мы составили карту истории пожаров в Калифорнии в 2012–2020 годах. Наш подход и поток данных могут быть полезны для калибровки и оценки моделей распространения пожара, оценки выбросов лесных пожаров в режиме, близком к реальному времени, а также в качестве средства для определения начальных условий в моделях прогнозирования пожаров.

Измерение(я)

Периметры и атрибуты лесных пожаров раз в полдня

Тип(ы) технологии

Дистанционное зондирование

Характеристика образца – Организм

Лесные пожары

Пример характеристики — окружающая среда

Экосистемы

Пример характеристики – Местоположение

Калифорния

Пожар – это неотъемлемый процесс внутри системы Земли, влияющий на структуру экосистемы и состав атмосферы1. Потепление климата, землепользование и демографические тенденции изменили роль пожаров в последние десятилетия2, что привело к новым экстремальным проявлениям поведения пожаров, которые привели к беспрецедентным экологическим, социальным и климатическим последствиям3,4. На распределение размеров пожаров и ежедневные изменения в поведении пожара и скорости его распространения влияют взаимодействия между многочисленными погодными и экосистемными процессами, и для современных моделей по-прежнему остается проблемой правильное представление этих сложных физических и экологических процессов5. Новые наблюдения необходимы для характеристики режимов пожаров (например, частоты, интенсивности и тяжести) в различные периоды и регионы, оценки воздействия пожаров на качество воздуха, климата и экосистемы, а также прогнозирования возникновения и распространения пожаров. Хотя модели распространения пожара, либо с помощью алгоритмов, основанных на физике6,7, либо эмпирических формулировок8,9,10, широко используются для прогнозирования поведения отдельных пожаров и региональных ансамблей, оценка их эффективности часто ограничивается отсутствием высококачественных данных. наблюдения11.

Данные о периметре и площади пожара исторически были получены на основе полевых и авиационных наблюдений. С конца 1970-х годов спутниковые инструменты дистанционного зондирования, в частности Landsat, стали альтернативным и надежным источником данных для картирования площади пожаров и их интенсивности12. Во многих ранних приложениях наборов спутниковых данных об обнаружении пожара часто сообщалось как о серии независимых событий на уровне пикселей в пространственной сетке, при этом часто игнорировались пространственные и временные связи между ними. Недавние исследования использовали идеи объектно-ориентированной классификации и контекстного роста для отслеживания свойств отдельных пожаров с использованием данных о пожарах на уровне пикселей13,14,15,16,17,18,19 (таблица 1). Путем группировки пикселей пожара, обнаруженных поблизости во времени и пространстве, этот тип подхода максимизирует выгоду от регулярных спутниковых наблюдений за пожарами. Наиболее широко используемые данные в этих исследованиях — это данные о площади ожогов, получаемые с помощью инфракрасных датчиков среднего разрешения (например, спектрорадиометра среднего разрешения, MODIS). Однако эти продукты часто не подходят для быстрой оценки пожарных событий. Это связано с тем, что в алгоритме обнаружения изменений, используемом для оценки площади пожара, необходим длительный интервал наблюдений отражательной способности поверхности после пожара. Альтернативно, тепловая аномалия и мощность излучения, обнаруженные спутниками, предоставляют мгновенную информацию о местонахождении и энерговыделении активных пожаров20, что позволяет обнаруживать небольшие пожары и определять контуры пожарных событий в режиме, близком к реальному времени16,21,22. Однако пространственно-временной охват активных обнаружений пожаров является неполным из-за распространения пожара (а иногда и его тушения) в промежутках между последовательными пролетами спутников, а также из-за маскировки поверхности земли облаками и огненными аэрозолями23.